如何使用資料擷取系統（DAQ）測量機械應變

+ 資料擷取系統

分析測試點間的機械應變特性

機械應變測量需在結構物承受外加機械載荷而產生拉伸、壓縮或彎曲時，偵測應變片上的極微小變化。應變片測量是基於物理變形與由此產生的電阻變化之間的關係。由於所測得的變化相對於應變片的標稱電阻而言可能微乎其微，因此測試時必須考量應變係數、接線電阻、初始偏移、感測器位置，以及外加應變的機械方向。當多個應變片安裝在結構體的不同位置時，每個測量點可能承受不同組合的拉伸、壓縮、軸向或彎曲應變。多通道應變數據擷取必須保留這些個別的響應，以便工程師能夠比較結構體整體的變形狀況，而非將試樣視為單一測量點。

橋式應變測量會引入額外的變數，因為應變片是惠斯通電橋的一部分，當一個或多個有效應變元件的電阻發生變化時，電橋的輸出也會隨之改變。四分之一橋、半橋和全橋配置會根據有效應變元件的數量與方向產生不同的電學響應。激勵電壓、電橋平衡、溫度效應、引線電阻、應變係數以及未受應變的參考點，都會影響測量結果。在資料擷取（DAQ）應變測量中，當機械載荷隨時間變化時，必須反覆擷取微小的電橋輸出變化。工程師可能還需要同時或依序比較來自多個應變片的測量值，以確定應變如何在測試物件中傳播。因此，最終的機械應變測量結果取決於一致的應變片測量條件、穩定的參考值，以及在每個監測位置上可重複的資料擷取。

機械應變測量資料擷取（DAQ）解決方案

進行應變測試時，需將應變片連接至測量通道、定義應變片與電橋參數、建立無應變參考值，並在機械載荷變化時進行數據擷取。配備相容多工器的是德科技 (Keysight) 數據擷取 (DAQ) 系統，可提供跨多個測試點進行直接應變與電橋應變測量的框架。工程師可根據感測器佈局，將應變片測量通道配置為直接基於電阻的測量，或採用四分之一橋、半橋及全橋配置。對於電橋測量，測試設定會使用外部激勵電壓，並配合適當的應變係數與電橋參數，將測得的電橋響應轉換為應變值。數據擷取系統可建立代表無載狀態的應變偏移量，並在後續測量中套用該參考值。透過多通道應變擷取，工程師便能監測多個位置的拉伸、壓縮、軸向或彎曲響應，同時記錄所產生的機械應變測量數據。

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